131亿光年——人类对宇宙最远的遥望
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2015年7月,一个名为“EGSY-2008532660”的遥远星系被确定成为目前为止人类发现的距离最远、形成最早的星系,它距地球131亿光年,形成于宇宙大爆炸(发生在138.2亿年前)后5.7亿年。天文学家说,这一发现为他们观察宇宙早期星系如何成型提供了一个非常宝贵的机会。

其实,这个星系最早是由加州理工学院(California Institute of Technology,Caltech)的天文学家Adi Zitrin在夏威夷的凯克天文台(the Keck Observatory)使用凯克望远镜(the Keck Telescope)观测到的,但该星系的距离和形成年代直到最近才得以确认。

由于宇宙正在不停地扩张,我们从不同方向观测到的所有星系都在渐渐离我们远去,根据哈勃定律(Hubble Law,即速度和距离均是间接观测得到的量,通常用于推算遥远星系距地球的距离),离我们越远的星系,远离我们的速度就越快,看起来也会越红,使用哈勃望远镜或Zitrin使用的凯克望远镜就可以观测到这样的红移现象(red-shifted,指物体的电磁辐射由于某种原因波长增加,在可见光波段的光谱谱线朝红端移动的现象)。天文学家通过探测早期星系形成时特殊的紫外光特征来确定其红移的程度,从而测量该星系远离速度和远离距离。

研究人员还发现EGSY-2008532660星系的光被引力透镜(gravitational lens effect)放大两倍,才使得它更容易被探测到。所谓引力透镜,指得是当遥远的星系散发的光经过一个巨大星系或者星系团时,会发生像通过凸透镜一样的弯曲的过程,这一过程会使图像失真,但也能高度放大图像。

图片说明: EGSY-2008532660星系(图左)的光被引力透镜放大了两倍,这使得它更容易被探测到。

根据最新的观测数据,在EGSY-2008532660星系形成的时候,宇宙正在经历一次重大的改变,即星系之间的氢从中立状态转为电离状态。天文学家已经找到强有力的证据证明那些呈现出奇特颜色的早期星系是由大量年轻的恒星与星系中的原始气体相互作用而快速形成的。这些发现证实了早期宇宙中已经存在大量的星系,且这些古老星系具有和后来形成的星系非常不同的物理特性。正如耶鲁大学天文学院(Yale's Department of Astronomy)的主席Pieter van Dokkum博士说道:“每一次新发现都能为解开早期宇宙星系形成的谜团提供线索。”

在此之前,人类能够观测到的最古老的星系是2015年5月命名的“EGS-zs8-1”星系,形成于宇宙大爆炸后6.7亿年,规模庞大,在形成之初的质量就已经有如今银河系总质量的15%之多。

图片说明:蓝色的EGS-zs8-1星系。

目前,被观测到的遥远星系中只有极少数能够测量出它们距地球的精确距离,只有等更大望远镜出现,才能进一步观察遥远的星系并测算它们的距离。不过,随着2018年NASA的韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope,JWST)的发射,更多的遥远星系会被发现并确认位置,EGSY-2008532660星系的“最遥远”头衔不会保持太久,人类也将进一步揭开宇宙形成之初的“神秘面纱”。

图片说明:NASA的韦伯太空望远镜将会在2018年发射。

韦伯天文望远镜是一个巨大的配有6.5米直径主镜的红外望远镜,将在下一个十年成为主要的天文观测中心,为全球数以千计的天文学家服务。韦伯天文望远镜将帮助天文学家们研究从宇宙大爆炸后的第一束光,到宇宙孕育出太阳系和地球生态系统,再到太阳系的演化等宇宙历史各个阶段的全过程。 (科学之家,译审/编辑:ZH Cello)
文章来源: http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-3164703/A-galaxy-far-far-away-Astronomers-confirm-star-13-1-billion-light-years-away-distant-known-universe.html
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相关文献

 
[1] Adi Zitrin1,Ivo Labbe,Sirio Belli1,Rychard Bouwens,Richard S. Ellis1,Guido Roberts-Borsani,Daniel P. Stark,Pascal A. Oesch,Renske Smit | LYMAN-ALPHA EMISSION FROM A LUMINOUS z=8.68 GALAXY: IMPLICATIONS FOR GALAXIES AS TRACERS OF COSMIC REIONIZATION | Astrophysical Journal Letters | arXiv:1507.02679v3 | http://xxx.lanl.gov/pdf/1507.02679.pdf

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